Моль связывает видимую порцию и число частиц
Выбери вещество и двигай ползунок. Все связанные величины пересчитываются вместе; под схемой объясняется каждый переход.
Для газа: 0 °C и 101,325 кПа; Vₘ ≈ 22,4 л/моль.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Зачем химикам ещё одна величина
Масса и объём описывают порцию вещества, но не сообщают непосредственно, сколько в ней частиц. Один грамм H₂ и один грамм O₂ содержат разное число молекул, поскольку массы молекул различны. Для счёта частиц вводят химическое количество вещества n.
Единица количества вещества — моль. Подобно тому как десяток означает определённое число предметов, моль связывает огромную совокупность частиц с удобным числом. При этом всегда уточняют, какие частицы считают: атомы, молекулы, ионы или формульные единицы.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Масса m | Сколько весит порция | г или кг |
| Объём V | Какой объём занимает | л, дм³, м³ |
| Количество n | Сколько заданных частиц | моль |
Количество вещества характеризует число определённых частиц. Его нельзя отождествлять с массой или объёмом.
Один моль содержит число Авогадро частиц
В современной СИ один моль содержит ровно 6,02214076 · 10²³ заданных частиц. В задачах этого курса удобно использовать округление Nₐ ≈ 6,02 · 10²³ моль⁻¹. Постоянная Авогадро переводит количество вещества в число частиц.
Один моль молекул воды и один моль молекул кислорода содержат одинаковое число молекул, хотя имеют разные массы. Для кристалла NaCl считают формульные единицы, а не отдельные молекулы соли: тип структурных единиц должен быть назван.
Точное значение
Nₐ = 6,02214076 · 10²³ моль⁻¹
Для учебных расчётов
Nₐ ≈ 6,02 · 10²³ моль⁻¹
Одна порция
1 моль содержит Nₐ частиц
Моль задаёт фиксированное число частиц. При расчёте обязательно указывают, какие именно частицы рассматриваются.
Точное определение моля: BIPM, Международная система единиц.
Модель молекулы водорода H₂
Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул H₂.
Hoa112008 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы кислорода O₂
Два атома O образуют молекулу простого вещества O₂.
Adam Rędzikowski · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Переводим количество в число частиц
Число частиц N связано с количеством формулами N = n · Nₐ и n = N/Nₐ. В 0,5 моль O₂ находится приблизительно 3,01 · 10²³ молекул. Деление числа молекул на Nₐ возвращает 0,5 моль.
Число N — счётная величина без единицы «моль», а n измеряется в молях. Если количество удвоить, число частиц тоже удвоится. Само значение Nₐ при этом не меняется, потому что оно относится к одному молю.
Дано
n(O₂) = 0,5 моль
Формула
N = n · Nₐ
Расчёт
0,5 · 6,02 · 10²³
Результат
3,01 · 10²³ молекул O₂
Число частиц пропорционально количеству вещества. Постоянная Авогадро служит коэффициентом перехода между ними.
Моли молекул и моли атомов
Каждая молекула H₂O содержит два H и один O. Поэтому 1 моль молекул воды содержит 2 моль атомов H и 1 моль атомов O, всего 3 моль атомов. Это разные способы подсчитать одну и ту же порцию.
Для 0,2 моль H₃PO₄ количества атомов равны H: 0,6 моль, P: 0,2 моль, O: 0,8 моль. Индексы выступают множителями. Важно не называть суммарное количество атомов количеством молекул вещества.
| Объект в 0,2 моль H₃PO₄ | Множитель | Количество |
|---|---|---|
| Молекулы кислоты | 1 | 0,2 моль |
| Атомы H | 3 | 0,6 моль |
| Атомы P | 1 | 0,2 моль |
| Атомы O | 4 | 0,8 моль |
Индексы связывают количество молекул с количеством атомов. Суммарное число атомов не является числом молекул.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 5. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 05. Химическое количество вещества.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах